Vor etwa zehn Jahren begannen nach und nach Neurowissenschaftler beherrschen die optischen Methoden der Gehirnforschung. Mit der Zeit Es stellte sich heraus, dass sich die Optik organisch ergänzen kann – und in einigen Fällen auch Fälle und ersetzen – traditionelle Methoden der Verwendung von Elektroden in als Hauptmessinstrument bei der Untersuchung des Gehirns.
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Die traditionelle neurologische Forschung beginnt mit chirurgische Implantation von Metallelektroden im Gehirn Versuchstier, meistens ein Kaninchen oder eine Maus. Diese Elektroden zielen auf bestimmte Arten von Zellen ab, die sich in befinden bestimmte Bereiche des Gehirns. Dann wird das Tier ausgesetzt Exposition gegenüber verschiedenen äußeren Reizen und elektrischer Aktivität Neuronen, die mit den Elektroden in Kontakt stehen, werden aufgezeichnet ein Computer.
Eine sorgfältige Analyse und Verarbeitung dieser elektrischen Signale erfolgt dann übersetzt in ein Bild von einzelnen Zellen angeregt in nach einem bestimmten Muster. Dann diese Muster korrelieren mit den Prozessen des Lernens, Auswendiglernen, Verarbeiten von Sinneswahrnehmungen Daten und andere Gehirnfunktionen. Forschen Sie daher mit Die Verwendung von Elektroden ist vollständig passiv Beobachtung.
Optik in Kombination mit Genetik ist jedoch eine Wissenschaft, die erhalten hat Name Optogenetik – ermöglicht Wissenschaftlern mit unglaublicher Genauigkeit Gehirnfunktionen direkt steuern anstatt einfach Beobachtungen.
Die optogenetische Forschung beginnt mit der Einführung von Trägervirus im Gehirn des Tieres. Ein Gen wird in das Virus geladen, das codierende lichtempfindliche Protein, das den Ionenkanal bildet, und dann geht das Virus zu bestimmten Neuronen, die sind Gegenstand der Studie. (Das Gehirn enthält viele verschiedene Arten Neuronen). Chirurgisch implantierter Lichtblitz Glasfaserspitze öffnet Ionenkanäle und zwingt Neuron erregt.
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Somit können die Zellen des untersuchten Gehirns buchstäblich ein- und ausschalten. Die Fähigkeiten dieser leistungsstarken Technologie sind praktisch endlos. Beispiele sind: Wiederherstellung des Sehvermögens nach Netzhautschäden durch Erregung verbleibender Zellen visuelles System des Gehirns; Hunger ein- und ausschalten; Gehirntraining zur Unterdrückung des Zwangssyndroms. Es sollte jedoch gesagt werden, dass im Moment Umsetzungspläne Optogenetische Studien am Menschen existieren nicht.
Für die Organisation dieser Neurorevolution müssen sich Biologen bedanken Physiker, die Optik studieren. Laser haben in den letzten Jahren durchgemacht technologische Verbesserung vergleichbar mit Entwicklung Computer der letzten 50 Jahre: Jetzt sind sie einfacher, zuverlässiger und zugänglicher als je zuvor. Die gleiche Entwicklung fand statt optische Fasern, die sich biegen, kräuseln und dringen in die kleinsten Räume ein. Heute sogar Nichtfachleute können kommerziell sammeln und kontrollieren erschwingliche optische Systeme.
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